CN112533804B - 用于运行制动系统的方法和制动系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于运行车辆（102）的制动系统（100）的方法，其特征在于，在使用映射所述制动系统（100）上的预压力（114）的预压力值（106）和映射所述车辆（102）的制动动态性的处理规程（108）的情况下，设定用于所述制动系统（100）的制动压力（112）的预控制值（110）。

Description

用于运行制动系统的方法和制动系统

技术领域

本发明涉及一种用于运行制动系统的方法和一种制动系统。

背景技术

一种车辆可具有防抱死系统。防抱死系统可以通过干预车辆的制动系统来防止车辆的车轮的持续抱死。由此，车辆在制动时保持可转向。

发明内容

在此背景下，利用在此提出的方案提出根据本发明的、一种用于运行制动系统的方法和一种制动系统，以及最后提出一种相应的计算机程序产品和一种机器可读的存储介质。在此提出的方案的有利的改进方案和改良方案从说明书中得出并且在从属权利要求中描述。

本发明的实施方式能够以有利的方式实现，在车辆快速制动时缩短直到车辆的ABS在最佳的滑移界限中调控出（einregeln）车辆的制动滑移（Bremsschlupf）的持续时间。

提出一种用于运行车辆的制动系统的方法，该方法的特征在于，在使用映射在制动系统上的预压力的预压力值和映射车辆的制动动态性（Bremsdynamik）的处理规程的情况下，设定用于制动系统的制动压力的预控制值。

本发明的实施方式的思想尤其可以视为基于下面描述的构思和认识。

车辆的车轮上的制动力可以大于车轮在其地面上的静摩擦。于是，车轮在地面上的滑移大于可容许的滑移。为了使车辆保持可控，车辆的制动系统的防抱死功能干预并且减小车轮的车轮制动缸中的制动压力，直至制动力又小于静摩擦。因此，滑移也小于可容许的滑移，并且车辆可被再次控制。随后，制动压力再次增加，直到滑移再次大于可容许的滑移。由此开始防抱死功能的新的干预循环。这些循环重复地实施。由此，车辆以在地面上最大可能的减速度被制动。

静摩擦受到车轮上的法向力的影响。法向力取决于车辆的重量分布和车辆的制动动态性。因为车辆的重心与地表具有间距，所以由于车辆在制动时的惯性，在车辆的前轴上的车轮被加荷，而在车辆的后轴上的车轮被卸荷。此外，车辆通过其弹性变形的和阻尼的车轮悬挂以及充气轮胎是一种可振动的系统，该系统通过在制动时引入的俯仰力矩被激励而发生振动。在弹入（Einfedern）时，车轮悬架和充气轮胎被压缩，在弹出（Ausfedern）时，车轮悬架和充气轮胎被卸荷。在车轮弹入期间，法向力高于当车轮弹出时的法向力。因此，车轮能够在弹入时比在弹出时传递更高的制动力到地面。这种振动在制动时叠加重量分布。

预压力在制动系统的主制动缸和制动系统的阀组之间由制动系统的压力传感器检测。所述预压力因此可以通过操纵制动踏板来设定。同样，车辆的驾驶员辅助系统可以设定预压力，例如其方式是以其他方式来操纵主制动缸或通过驱控单独的感测器。

在这里所提出的方案中，作用在车轮上的预压力通过处理功能与基于车辆的重量分布和动态性可能的静摩擦相匹配，以便避免车轮的抱死。经匹配的预压力可以称为预控制压力。

可以为车辆的每根轴设定一个预控制值。通过在制动时的重量转移，在后轴上可以比在前轴上传递更少的制动力。此外，后轴的动态性与前轴的动态性不同。

所述处理规程可以映射在制动车辆时的车辆模型所特有的时间上的法向力变化曲线。不同的车辆模型具有不同的制动动态性。所述处理规程可能对于不同的车辆模型有所不同。

所述处理规程可以映射在制动车辆时的车辆模型所特有的俯仰动态性。根据行驶机构协调情况，车辆可以具有不同的俯仰动态性。行驶机构协调情况可以在处理规程中得到映射。

预控制值的预控制梯度可以在使用预压力值的预压力梯度和处理规程的情况下被设定。在急剧制动时，也就是例如当非常快地踩下制动踏板时，制动力非常快地提高并且对于相应的地面来说可能明显过高。滑移于是可以变得非常大并且车轮可能抱死。传统地，防抱死功能在其第一次干预的情况下非常强烈地降低制动压力，以便防止车轮抱死或者以便使车轮再次旋转。由于整个系统的惯性，直至防抱死功能稳定地被调控，经过一定的时间。在这个时间内，车辆没有被最佳地减速。在这里所提出的方案中，处理功能映射预压力与预控制压力之间的关系，其中制动力受控地上升并且防抱死功能在达到可容忍的滑移时可以快速介入。

当预压力梯度大于边界梯度时，可以限制预控制梯度。直到预先确定的边界梯度，防抱死功能可以足够快地反应并且不需要匹配预控制压力。从边界梯度开始，预压力梯度能够以因子为幅度被设定为小于预压力梯度。预控制梯度也可以被限制到最大梯度上。预控制梯度可以被分级地予以限制。受限制的预控制梯度可以遵循预先确定的梯度变化曲线。

在使用由车轮制动缸制动的车轮的预控制值和车轮转速的情况下，可以为每个车轮制动缸单独地调节制动压力的额定值。车轮转速可以直接在车轮上予以检测。不同车轮的车轮转速可以不同。车轮转速可以以高的动态性来检测。与仅能够间接估计的滑移相反，车轮转速能够被直接测量。通过使用车轮转速的导数，可以实现快速的调节。如果车轮转速下降过快，则车轮在短时间后将会过度滑移。

额定值可以在制动时间期间根据预控制值来设定。在制动时间结束之后，可在使用预控制值和车轮转速的导数的情况下调节额定值。在开始制动过程时，由于行驶机构和轮胎特性发生高动态性的起振过程，其通过车轮转速被检测。为了使这一点对于调节而言减弱（ausblenden），可忽略直至预先确定的制动时间的车轮转速。在制动时间之后，则可在使用车轮转速的情况下开始所述调节。

车轮转速可以代表车轮速度。车轮转速的变化或导数可以代表车轮减速度。额定值可以被如此调节，从而附加地借助于车轮额定滑移界限（Sollschlupfkorridor）来监控车轮额定减速度。车轮额定滑移界限可以由随时间变化的最小/最大车轮额定滑移阈值来限定。如果车轮在额定滑移界限内延伸，则基于额定车轮减速度来计算额定车轮压力梯度。如果低于/超过额定滑移界限的最小/最大边界，则基于额定滑移相关的策略来计算车轮压力梯度。

该方法例如可以以软件或硬件或以由软件和硬件组成的混合形式例如在控制器中实现。

在此提出的方案还实现一种制动系统，该制动系统构造用于在相应的装置中执行、驱控或实现在此提出的方法的变型方案的步骤。

为此，制动系统可以具有电装置，该电装置具有至少一个用于处理信号或数据的计算单元、至少一个用于存储信号或数据的存储单元和至少一个用于读入或输出嵌入到通信协议中的数据的接口和/或通信接口。计算单元例如可以是信号处理器、所谓的系统ASIC或微控制器，以用于处理传感器信号和根据传感器信号输出数据信号。存储单元例如可以是闪存、EPROM或磁存储单元。接口可以构造为用于从传感器读入传感器信号的传感器接口和/或构造为用于将数据信号和/或控制信号输出到执行器的执行器接口。通信接口可以构造用于无线地和/或有线地读入或输出数据。接口也可以是软件模块，其例如与其他软件模块一起存在于微控制器上。

具有程序代码的计算机程序产品或计算机程序也是有利的，所述程序代码可以存储在机器可读的载体或存储介质上，例如存储在半导体存储器、硬盘存储器或光学存储器上，并且尤其是当所述程序产品或程序在计算机或装置上实施时，其用于执行、实现和/或驱控根据前述实施方式中任一项所述的方法的步骤。

应指出的是，本发明的可能的特征和优点中的一些在此参照不同的实施方式来描述。本领域技术人员知道，所述制动系统和方法的特征能够以合适的方式进行组合、匹配或者替换，以用于获得本发明的其它实施方式。

附图说明

下面参照附图描述本发明的实施方式，其中，附图和说明书都不应视为对本发明的限制。

图1示出了根据一个实施例的制动系统的方框图；

图2示出了根据一个实施例被调节的制动压力变化曲线的图示；

图3示出了根据一个实施例的在使用车轮转速的情况下被调节的制动压力变化曲线的图示；并且

图4示出了根据一个实施例来调节的车轮转速变化曲线的图示。

附图仅是示意性的并且不是按比例的。相同的附图标记在附图中表示相同的或起相同作用的特征。

具体实施方式

图1示出了根据一个实施例的车辆102的制动系统100的方框图。制动系统100构造用于实施按照这里提出的方案的方法。为此，所述制动系统100具有如下设定装置104，在该设定装置中在使用预压力值106和处理规程108的情况下设定用于所述制动系统100的制动压力112的预控制值110。在此，所述预压力值106映射制动系统100上的预压力114，而所述处理规程108映射车辆102的制动动态性。

所述预压力值106由布置在车辆102的主制动缸116与制动系统100之间的压力传感器118来检测并且作为用于装置104的电信号或者数据字（Datenwort）来提供。

使用制动系统100的阀组120中的预控制值110来设定制动压力112。为此，阀组120与主制动缸116液压连接。阀组120具有入口阀和出口阀，通过它们可以设定车辆102的车轮制动缸上的制动压力112。在此，这些阀可以是比例阀，在所述比例阀上可以有针对性地设定通流横截面。这些入口阀在不通电时打开。在打开状态下，制动压力112等于预压力114。当在入口阀处通流横截面变窄时，制动压力112相对于预压力114降低。出口阀在无电流时被关闭。当入口阀关闭时，出口阀打开。通过所述出口阀，可以快速地并且独立于所述预压力114来降低所述制动压力112。阀组120的阀通过控制信号122被电操纵。控制信号122由阀驱动器124使用预控制值110来产生。例如，阀组120的阀通过脉宽调制的控制信号122来驱控。

制动压力112液压地传递到车辆102的车轮上的车轮制动缸。每个车轮制动缸操纵如下制动衬片，所述制动衬片在与相应的车轮联接的制动盘或制动鼓上摩擦。摩擦在旋转的车轮上产生制动力矩。通过车轮的滚动半径，制动力矩引起车轮的制动力。

车辆102的质量导致在车轮上的重力。车辆102的重量分布确定车轮上的重力的哪个份额用作法向力。法向力和地表特性确定如下摩擦力，该摩擦力可以从车轮传递到地面上。如果制动力大于最大静摩擦力，则车轮滑转（durchrutschen），因为在同一地面上的滑动摩擦力通常小于静摩擦力。在车轮失去附着之前，出现滑移。该滑移例如由车轮的轮胎的胎面花纹块（Profilblock）的变形和/或轮胎本身的弯曲引起。

由于滑移，车轮在制动时比在车辆102的速度下必须旋转的速度更慢地旋转。当车轮滑转或抱死时，即使车辆102正在运动，车轮也不旋转。

当车辆102通过制动力被制动时，由于车辆102的惯性，与制动力相反指向的惯性力起作用。简单地说，惯性力作用在车辆102的重心上。然而，重心与一股制动力的作用点或多股制动力的作用点、即车轮与地面的接触部位间隔开。由于这种间距，在车辆102上产生转矩，所述转矩能够称作俯仰力矩。俯仰力矩在车轮上引起如下俯冲力，所述俯仰力与车轮上的重力叠加。

车轮通过车轮悬架被弹性地支承，并且车轮的充气轮胎用作空气弹簧。车轮悬架附加地通过减震器来缓冲。车辆102因此是能振动的系统并且通过俯仰力矩被激励而振动。俯仰力可以是正的或负的。通过正的俯仰力，车轮被额外地加荷。通过负的俯仰力，来给车轮卸荷。通过正的俯仰力，车轮上的法向力上升并且车轮悬架弹入，而轮胎被压缩。由于负的俯仰力，车轮上的法向力下降并且车轮悬架弹出，而轮胎膨胀。

该系统的振动特性在处理规程108中映射。通过处理规程108已知法向力的时间上的变化曲线。处理规程108例如可以通过试验来测定。

通过法向力的时间上的变化曲线同样得出可达到的制动力的时间上的变化曲线。在车轮弹入时，在此可以达到比在车轮弹出时更多的制动力。通过处理规程108，预控制值110在弹入时提高并且在弹出时降低。

在一个实施例中，为车辆102的前车轮或者说为其前轴设定前部的预控制值110。为车辆102的后车轮或者说为其后轴设定后部的预控制值110。由此考虑到轴的经常反向的弹入和弹出。

在一个实施例中，在使用相应的预控制值110和相应的车轮的车轮转速的导数的情况下单独地调节用于各个车轮的制动压力112的额定值126。为此，车轮的转速由传感器128来监控并且以转速值130映射。在使用转速值130的导数的情况下，在制动系统100的调节器132中为每个车轮调节用于制动压力112的单独的额定值126。为此确定校正因子134，利用所述校正因子计算相应的预控制值110，以便获得额定值126。

如果在制动过程开始时预压力114过快地上升，则在车轮上过快地产生过大的制动力矩并且车轮抱死。如果只有当车轮抱死时才关闭入口阀，那么必须通过出口阀降低许多制动压力112，直至制动压力峰值被降低并且车轮又旋转。由于车轮和整个系统的惯性，这个过程持续。只有当车轮再次具有静摩擦时，才可以再次提高制动压力112，以便实现制动系统100的正常的防抱死调节。

因此在一个实施例中除了考虑车辆102的振动特性之外，根据预压力114的预压力梯度来设定预控制值110的预控制梯度。如果所述预压力114上升得太快并且超过边界压力，那就以相对于所述预压力114减小的预控制梯度来设定所述预控制值110。由此使入口阀的通流横截面及时至少变窄并且可以避免制动压力峰值。当车轮处的滑移大于目标滑移时，通过制动压力112的较慢上升防抱死调节可以介入，而车轮不会先前抱死。例如，可以将预控制梯度设定为时间的函数。

图2示出了根据一个实施例被调节的制动压力变化曲线200的图示。制动压力变化曲线200代表在图1中的制动压力112中的至少一个制动压力的时间上的变化曲线并且例如可以在制动系统的车轮制动缸上予以检测，如例如在图1中所示的那样。制动压力变化曲线200在图表中示出，该图表在其横坐标上绘制了时间t并且在其纵坐标上绘制了压力p。此外，在该图表中示出预压力变化曲线202。预压力变化曲线202代表图1中的预压力114的时间上的变化曲线。预压力变化曲线202在图1所示的制动系统中通过在制动系统的输入端上的压力传感器来记录。

直到边界压力204，制动压力变化曲线200和预压力变化曲线202相一致。如果预压力114大于边界压力204，则设定预控制值，以便影响制动压力112。作为用于设定预控制值的附加标准，预压力梯度或者预压力114上升的速度被监控。当预压力梯度大于边界梯度时，设定该预控制值。

在此，满足了两个标准。因此，高于边界压力204的预控制值作为时间的函数被如此设定，使得制动压力112比预压力114更不快速地上升。在此，针对在边界压力204之上的制动压力变化曲线200的函数描述了具有不同的梯度的两个区段。在此，第一梯度大于第二梯度。这两个区段近似于曲线形状。

制动压力112在边界压力204以上具有比预压力114更小的制动压力梯度。制动压力112在边界压力204之上达到一个值，在该值时车轮上的滑移大于目标滑移。然后，车辆的ABS介入并且又快速地降低制动压力112，以便随后使所述制动压力循环地接近并且又降低到ABS调节压力206。

图3示出了根据一个实施例的在使用车轮转速的情况下调节的制动压力变化曲线200的图示。该图示在此基本上相应于图2中的图示。除此之外，制动压力112在使用车轮转速的导数的情况下自边界压力204起被调节，从而车轮转速在滑移界限之内下降。如果车轮转速下降得不够快，那么用于制动压力的额定值以校正因子为幅度提高。如果转速下降得过快，则以校正因子降低额定值。实际的制动压力变化曲线200通过调节围绕通过预控制值预先给定的预控制变化曲线300波动。

图4示出了根据一个实施例来调节的车轮转速变化曲线400的图示。车轮转速变化曲线400在图表中绘出，该图表在其横坐标上绘出了时间t并且在其纵坐标上绘出了车轮转速402。车轮转速变化曲线400因此映射了车轮的车轮转速402关于时间t的变化曲线。

在此，车轮转速变化曲线400基本上与图3中的制动压力变化曲线相对应。在时间点t0，按照这里介绍的方案激活对于制动压力的预控制。激活在此通过从逻辑零到逻辑一的逻辑状态变换404来表示。

直到时间点t1，仅根据预控制值来设定制动压力。在时间点t1，通过车轮转速402的导数来激活对制动压力的调节。在此，车轮转速402通过车轮上的转速传感器来检测并且由车轮转速402的导数来计算用于预控制值的校正因子。校正因子和预控制值然后共同产生受调节的额定值，通过该额定值在阀组中设定制动压力。

在此，车轮转速402在滑移界限406内被调节。滑移界限406代表围绕所期望的转速变化曲线的公差范围。所期望的转速变化曲线相应于车轮转速402关于时间t近似线性地下降。在此，线性下降相应于恒定的减速度。

如果当前的滑移402处于滑移界限406之下，那就如此匹配所述校正因子，使得所述制动压力下降到通过所述预控制值来预先给定的压力之下，因为车轮具有太多的滑移。

通过降低的制动压力，车轮转速402又升高到滑移界限406中。如果当前的车轮转速402处于所述滑移界限404的上方，那么如此设定所述校正因子，使得所述制动压力上升超过通过所述预控制值预先给定的压力，因为车轮将过少的制动力传递到地面上。通过升高的制动压力又产生更多的制动力并且车轮转速402又下降到所述滑移界限406中。

在一个实施例中，将车轮转速402的导数与转速变化曲线的配属于当前时间值的额定转速变化的偏差换算成校正因子。由此直接调节校正因子并且车轮转速402保持在滑移界限406之内。

换言之，借助于制动力梯度限制（预控制行为、Pre-Control Action-PCA）提出了针对高摩擦值的ABS激励优化。

在高摩擦系数上的高的制动梯度下，即在制动愿望快速提高时，有利的是，限制车轮制动器上的制动力梯度，以便确保尽可能最佳地进入ABS调节。否则，过于陡的力建立梯度产生过高的车轮滑移并且随后产生用于在进入ABS时稳定车轮的大的第一压力下降。通过限制制动力梯度可以实现最佳的摩擦系数利用和制动行程缩短。

当探测到快速的驾驶员预压力提高并且在车轮上已经达到一定的制动滑移和一定的制动力矩时，开始制动力梯度限制PCA。然后，通过驱控入口阀并利用压力建立脉冲序列来调节车轮制动压力的进一步上升，来实现制动力梯度限制。根据车轮转速的导数计算对建立脉冲序列的额定梯度的调节。该措施可以按轴，即对于前轴和后轴来说是可激活的和参数化的。如果预压力不是通过驾驶员产生，而是通过ESP系统或I –增压器产生，则同样可以在自动紧急制动时激活所述功能。

对于在制动时具有强烈俯仰特性的车辆，如具有高重心和软的行驶机构的前置车辆，制动力梯度限制也可以用作俯仰缓冲措施，其方式是，建立梯度有意地明显保持低于最大制动力。为此需要相应的参数化。

在这里提出的、对于额定建立梯度的计算中考虑车辆自身俯仰动态性或者说考虑到动态性的法向力变化。在此，在闭环调节中不根据车轮滑移来调控建立梯度，因为在制动阶段期间在前轴和后轴上的法向力可非常快速地变化。这里提出的通过车轮转速的导数所进行的调节具有高的动态性。此外，在法向力变化曲线的每个阶段中调控特定的滑移并不是有意义的。如果车辆例如已经处于回弹前不久并且前轴上的法向力再次下降，那么在这里所提出的方案中避免在该轴上过于陡的建立梯度，以便确保平缓地过渡到ABS中。在此提出的方案针对短的制动距离并且为了优化ABS调节特性而提供了高的稳固性并且要求低的应用耗费。

这里提出的方案改善了ABS调节特性，其方式是，预控制使每根轴的车轮压力的基本建立形式与车辆在制动过程期间的法向力变化相匹配。此外，具有提高的动态性的闭环调节器调控（ausregeln）所出现的公差，像比如制动衬片的气隙、制动器系数中的公差和/或车道摩擦系数。

轴所特有的时变的预控制梯度确定PCA压力建立梯度的基本形式，以便使车轮制动力矩匹配于在俯仰过程期间的法向力建立。这个表征性的额定压力变化曲线能够基于用于快速制动过程的时间控制来优化。车轮所特有的校正机构（反馈控制器）在表征性的基本形式周围以高的动态性来调控干扰。作为额定值调控在与时间相关的滑移带之内的车轮减速度。建立的基本形式通过闭环调节器根据调节偏差来予以匹配。

选择车轮减速度作为闭环调节器的额定值，由此可以快速地对车轮特性作出反应。在可限定的滑移带内，额定值可以通过PCA激活时间预先给定。由此，在PCA调节开始时可以以高的额定车轮减速度快速地建立制动力，其中在快要达到法向力最大值之前更灵敏地、以比额定值更小的车轮减速度调节到ABS中的过渡。此外，最大和最小的滑移带被定义为PCA时间的函数。在超过最大滑移或低于最小滑移时，提高调节增益，以便在滑移过高时实现立即的压力保持或在压力过低时实现非常陡的建立梯度。

在图4中示出了车轮在PCA调节期间具有相应调节范围的车轮速度变化曲线。在此表征性的是，压力梯度限制具有与车轮减速相关的连续的梯度变化和在超过或低于限定的车轮滑移边界时的跳跃形的梯度匹配。

最后要指出，如“具有”、“包括”等等的概念不排除其他的元件或者步骤，并且如“一个”或者“一种”的概念不排除多个。权利要求中的附图标记不应视为限制。

Claims (8)

1.一种用于运行车辆(102)的制动系统(100)的方法，其特征在于，在使用映射所述制动系统(100)上的预压力(114)的预压力值(106)和映射所述车辆(102)的制动动态性的处理规程(108)的情况下，设定用于所述制动系统(100)的制动压力(112)的预控制值(110)，其中，在使用预压力值(106)的预压力梯度和所述处理规程(108)的情况下设定所述预控制值(110)的预控制梯度，其中，所述处理规程(108)映射在制动所述车辆(102)时的车辆模型所特有的时间上的法向力变化曲线和/或在制动所述车辆(102)时的车辆模型所特有的俯仰动态性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，为所述车辆(102)的每根轴设定一个预控制值(110)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，当所述预压力梯度大于边界梯度时，限制所述预控制梯度。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在使用所述预控制值(110)和由车轮制动缸制动的车轮的车轮转速(402)的导数的情况下，针对每个车轮制动缸单独地调节所述制动压力(112)的额定值(126)。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在制动时间期间根据预控制值(110)设定额定值(126)，并且在使用预控制值(110)和车轮转速(402)的导数的情况下在制动时间结束之后调节所述额定值(126)。

6.根据权利要求4所述的方法，其中，如此调节额定值(126)，使得车轮转速(402)在滑移界限(406)内减小。

7.一种制动系统(100)，其设置用于在相应的装置中实施、实现和/或驱控根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

8.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储有计算机程序产品，所述计算机程序产品被设置用于实施、实现和/或驱控根据权利要求1至6中任一项所述的方法。

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